JP3662474B2 - 排水中のダイオキシン類処理方法及び処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種産業排水、都市下水、清掃工場廃水、埋立地浸出水等に含まれるダ イオキシン類をはじめとするハロゲン化有機化合物（以下、ダイオキシン類という） を効果的に分解し、除去する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から前記排水は、生物的処理、凝集・沈殿、活性炭処理等の各種処理装置を単独あるいは適宜に組み合わせて処理していた。ところで、近年その混入が各地で大きな社会問題を引き起こしているダイオキシン類は、水に対する溶解度が極めて低く、その多くは有機物質や浮遊物質（ＳＳ）などに吸着された状態で存在することが判明している。従って、従来は排水から浮遊物質を分離・除去し、さらに活性炭処理などの高濃度処理を施して除去していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記の処理方法は、ダイオキシン類を吸着等によって除去するものであり、濃縮されたダイオキシン類を含む吸着剤が廃棄物になって発生するという問題があった。ダイオキシン類を分解、除去する有効な手段としては、紫外線による照射分解、より効率的には紫外線照射とオゾン、過酸化水素、触媒などとの併用があげられる。しかし、これらの手段を実行して紫外線を透過させにくい排水を処理する場合、従来型の紫外線処理装置を用いると排水中の透過距離が長くなって照射効果が低減するので、紫外線を均一に照射し、排水中のダイオキシン類にまで十分に到達させ、効率よく分解することのできるダイオキシン類処理方法及び装置が必要になる。本発明は、かかるダイオキシン類処理方法および処理装置の開発を課題に研究の結果、完成されたのである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、前記の課題を解決する手段として、ダイオキシン類を含む排水（以下、 原排水という）を対向する複数の面から構成されている流下壁（濡れ壁）に沿って膜 状に流下させ、流下壁の間に排水膜とは非接触に紫外線の光源を配置して排水膜を照 射し、紫外線照射された排水（以下、紫外線処理排水という）の一部をオゾン溶解槽 に送水して残部を原排水に還流し、オゾン溶解槽においては紫外線処理排水にオゾン ガスを気液接触させてダイオキシン類を分解、処理することを特徴とする排水中のダ イオキシン類処理方法を提供する。そして好ましくは、オゾン溶解槽の出口排水（以 下、オゾン処理排水という）の一部を系外に導出し、残部を紫外線処理排水に還流し てオゾン溶解槽に循環させる。
【０００６】
また、本発明に使用する、原排水に紫外線を照射する紫外線照射装置としては、対 向して設けられた複数の面から構成されている流下壁面と、流下壁面の間に流下する 排水膜とは非接触に取り付けられた排水膜照射用の紫外線光源とからなる装置が好適 である。前記装置においては、流下する排水膜に向けて紫外線を反射する反射器を取 付けるとよい。また、表面に溝状の凹凸が設けられている流下壁を用い、あるいは、 流下壁表面に触媒作用を付加して、紫外線によるダイオキシン処理効果を促進させる ことができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明において使用する紫外線照射装置について、実施形態例を挙げながら具体的 に説明する。図１は、本発明に使用するのに好適な紫外線照射装置の実施形態例を示 す装置断面図であって、基本的構成を説明するために示したものである。この装置で は、上部に越流堰２のある流下壁（濡れ壁）１を複数面、本例では２面、対向して設 け、原排水をそれぞれの越流堰２から流下壁表面１に沿って膜状に流下させ、流下さ せる排水膜３には触れない位置に紫外線光源４を配置して排水膜を照射し、原排水中 のダイオキシン類を処理する。７は原排水の越流面である。
【０００８】
紫外線の通路にあたる保護カバー５等を含めた紫外線光源４を、排水膜３に触れな い位置に取り付けることによって、汚れのために紫外線の照射効率が低下することを 防ぎ、膜状に拡げられた原排水３中のダイオキシン類に、紫外線を効率よく均一、か つ容易に到達させるのである。使用する紫外線光源４の種類にとくに制限はないが、 紫外線照射効率の高い低圧水銀灯が好適である。紫外線光源の使用数、１灯当たりの 大きさ、たて置き、よこ置き等の配列や間隔などは紫外線の利用効率を高めるように 適宜に設計すればよく、とくに制限はない。また、図１に例示した紫外線照射装置を 多数配列して使用することもできる。そして、排水中のダイオキシン類濃度が所要の レベルに低下するまで、排水を循環して照射することもできる。
【０００９】
また、紫外線の利用効率を高めるために紫外線の反射器６を設けることができる。 反射器６は、直接排水膜３を照射していないで失われる紫外線を排水膜３方向に反射 し紫外線の有効利用をはかることを目的とする。取付位置や形状等に特別な制限はな いが照射効率を高めるために汚れにくく反射効率の高い反射面を用い、排水流下膜面 を万遍なく照射するように設計し配置することが望まれる。図１には、その一例とし て複数の紫外線ランプ４と反射鏡６とをよこ置きで交互に配列した場合を示した。
【００１０】
また、流下壁１は垂直、平面に限られない。たとえば、対向する面を斜面や曲面にしたり、対向する流下壁の断面を長方形、ひし形、多角形などに設定してもよい。あるいは、流下壁表面に、適宜、溝状や土手状の凹凸を設けて偏流を防ぎ、排水膜３に乱れを生じさせて表面を更新し、表面積を拡大して紫外線の照射効率を高めることができる。さらにまた、流下壁の表面１に酸化チタンなどの触媒作用を有する物質をコーティングしてダイオキシン類の分解を促進することができる。
【００１１】
本発明においては、紫外線をバッチ循環照射、連続流通照射し、あるいは被照射排 水を連続供給・循環・一部連続抜出し照射等に使用することができる。また、オゾン 処理に加えて過酸化水素処理などと併用する場合にも利用してダイオキシン類の分解 を効率的にすることができる。過酸化水素を併用する場合には、排水中に所要量の過 酸化水素を一時に注入し、あるいは処理の進行にあわせ紫外線照射と並行して過酸化 水素を適量ずつ分割又は連続注入することもできる。
【００１２】
本発明を本発明を具体的に説明するため、図２に紫外線照射槽１１とオゾン溶解槽 １２とが組み合わされたバッチ方式の排水処理装置の一例を模式的に示す。本例では 対向する２面の流下壁１３と流下壁１３間に水平方向に配置された紫外線ランプ１４ とが設けられている。排水循環槽１５に貯留された排水は、紫外線照射槽ポンプ１６ によって越流堰溜１７に送入され、越流堰１８を越えて排水膜を形成し流下壁１３に 沿い流下して排水循環槽１５に循環、貯留される。
【００１３】
本例では、排水循環槽１５に貯留された排水の一部がオゾン溶解槽ポンプ１９によってオゾン溶解槽１２に送入され、紫外線照射とオゾン処理とが同時進行されることになる。オゾン溶解槽１２底部にはオゾン発生器２０からオゾンガスが吹き込まれ、槽内で排水と向流気液接触されている。２１はオゾンガス濃度計である。排水の紫外線照射・オゾン処理時間は、排水中のダイオキシン類の種類や濃度によって異なるが一般的には０．１〜４時間程度である。
【００１４】
【実施例】
本発明の効果を確認するために前記の図２に例示したのと同じフローの装置を用い実施実験を行ったので、以下に具体的にその内容を説明する。なお、紫外線照射槽の流下壁を幅２０００×高さ１５００ｍｍの対向する２面で構成し、紫外線の光源は、５００Ｗの低圧水銀ランプを３本、水平に配置した。また、ダイオキシン類の分析はダイオキシン類標準測定マニュアル（厚生省）に準じ、毒性等価係数はＷＨＯ／ＩＰＣＳのものを適用した。
【００１５】
実施例１
飛灰中のダイオキシン類をトルエンで抽出した後、メタノール置換した抽出液を、ＢＯＤ９０ｍｇ／ｌ、ＣＯＤ２１０ｍｇ／ｌの浸出水原水に添加してダイオキシン類濃度が４０００ｐｇ／Ｌの試験用排水を準備し、本発明の実施試験に供した。前記の試験排水１５０リットルを用い、紫外線照射槽ポンプによる試験用排水の循環量を１時間当たり１０００リットルに調整し、また、オゾン溶解槽にはオゾン濃度を５ｇ／Ｎｍ3以上に調整したオゾンガスを吹き込み、オゾン溶解槽循環ポンプによる循環量を１時間当たり５４００リットルにして６０分間運転した。運転後に試験用排水中のダイオキシン類濃度を測定した。その結果、試験用排水中のダイオキシン類全体の除去率は８８％であって、各同族体ともに７５％以上が除去されていた。
【００１６】
実施例２
実施例１に用いたのと同じ装置に、図１で示したのと同じ配置で長さ２０００ｍｍ、断面形状が１辺５０ｍｍのひし形であるアルミニウム製反射器を４本取り付けた以外は、実施例１と同じ条件により、試験用排水の処理実験を行った。実験後、試験排水中のダイオキシン類濃度を測定した。その結果、試験用排水中のダイオキシン類全体の除去率は９２％であって、各同族体ともに７８％以上が除去されていた。
【００１７】
実施例３
表面に３０ｍｍ間隔で長さ２０００ｍｍ、１辺の長さ５ｍｍの正三角形の鋸歯状凹凸を流下壁に取り付けた以外は実施例１に用いたのと同じ装置を用い、実施例１と同じ条件で試験用排水の処理実験を行った。実験後、試験用排水中のダイオキシン類濃度を測定した。その結果、試験用排水中のダイオキシン類全体の除去率は９１％であって、各同族体ともに７６％以上が除去されていた。
【００１８】
実施例４
表面に光触媒作用を有する酸化チタンをコーティングした流下壁を用いた以外は実施例１に用いたのと同じ装置を用い、実施例１と同じ条件で試験用排水の処理実験を行った。実験後、試験用排水中のダイオキシン類濃度を測定した。その結果、試験用排水中のダイオキシン類全体の除去率は９５％であって、各同族体ともに８０％以上が除去されていた。
【００１９】
比較例１
本発明紫外線照射槽に替えて、実施例１と同じ紫外線光源を取り付けた従来型浸漬型装置を使用した以外は、実施例１に用いたのと同じ装置を用い、実施例１と同じ条件で同じ時間、同量の試験用排水に対する照射処理実験を行った。実験後、試験用排水中のダイオキシン類濃度を測定した。その結果、試験用排水中のダイオキシン類全体の除去率は８１％であって、各同族体ともに６０〜９０％の除去率であった。
【００２０】
前記の実施例に示されたように本発明は、ダイオキシン類を含む排水を薄い膜状に して紫外線を照射した後、一部をオゾン処理槽に送水してオゾン処理を施し、残部は 紫外線処理装置に還流して紫外線処理を続けることにより、紫外線を透過しにくい排 水に対しても紫外線を均一に照射できると共に効率よく分解対象物に到達せしめる。 従って、ダイオキシン類をはじめとするハロゲン化有機物は効果的に脱塩素化される 。また、流下壁は、設置条件や処理条件に応じ適宜に大きさや面数などを設計変更す ることができる。
【００２１】
紫外線処理装置では、必要に応じて反射器や流下壁表面の溝、触媒作用を有する流 下壁等を設けることができる。反射器は紫外線の利用効率を高め、流下壁表面の溝等 は照射表面積を増やし、排水膜の乱れを発生してダイオキシン類の分解効率を高め、 また、流下壁表面を触媒作用を有する物質によって構成し、ダイオキシン類の分解を 促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施に好適な紫外線照射装置の実施形態例を示す装置断面図
【図２】本紫外線照射槽とオゾン溶解槽とが組み合わされたバッチ方式排水処理装置の一例を模式的に示す図
【符号の説明】
１：流下壁（表面） ２：越流堰 ３：排水膜
４：紫外線光源 ５：光源カバー ６：反射器
７：排水越流面
１１：紫外線照射槽 １２：オゾン溶解槽 １３：流下壁
１４：紫外線ランプ １５：排水循環槽 １６：紫外線照射槽ポンプ
１７：越流堰溜 １８：越流堰 １９：オゾン溶解槽ポンプ
２０：オゾン発生器 ２１：オゾンガス濃度計

Claims (2)

1. ダイオキシン類を含む排水に紫外線を照射した後、オゾンによる酸化処理を施す排 水中のダイオキシン類処理方法であって、前記排水を対向する複数の面から構成され ている流下壁に沿って膜状に流下させ、流下壁の間に排水膜とは非接触に紫外線の光 源を配置して排水膜を照射し、紫外線照射された排水（以下、紫外線処理排水という ）の一部をオゾン溶解槽に送水して残部を原排水に還流し、オゾン溶解槽においては 紫外線処理排水にオゾンガスを気液接触させてダイオキシン類を分解、処理すること を特徴とする排水中のダイオキシン類処理方法。
2. オゾン溶解槽の出口排水（以下、オゾン処理排水という）の一部を系外に導出し、 残部を紫外線処理排水に還流してオゾン溶解槽に循環させることを特徴とする請求項 １記載の排水中のダイオキシン類処理方法。

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